[科普中国]-太空探测器

行星探测器的飞行轨迹叫航线（或轨道）。要飞向其他天体，必须达到摆脱地球引力的第二宇宙速度，航行器以抛物线轨迹飞离地球，然后在太阳引力作用下以圆轨道绕太阳飞行。如它大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，又是沿地球公转方向飞行，由于它比环绕太阳飞行所需要的速度大，因而在近日点入轨后，便在地球轨道外侧的椭圆轨道绕太阳飞行。速度愈大，椭圆轨道愈扁长，到达的距离就愈远。因此，选择不同的初速度，可使探测器到达火星、木星……冥王星等地外行星及其卫星。如果是沿地球公转相反的方向飞行，探测器在远日点入轨后，将在太阳引力作用下在地球轨道内侧的椭圆轨道上绕太阳飞行，可与金星、水星等地内行星相遇。如果达到第三宇宙速度，则它以双曲线轨道飞离地球，而以抛物线轨迹飞离太阳。选择适当的发射时间，它也可与地外行星相遇。

由上可知，飞向太阳系其他天体的航线（轨道）不只一条。由于各种轨道所要求的初始速度不同，而初始速度最小则能量最省，因而初始速度最小的轨道被称为能量最省轨道。

飞向行星的能量最省航线只有一条，这就是与地球轨道及目标行星轨道同时相切的双切椭圆轨道。它是奥地利科学家霍曼在1925年首先提出来的，因而又叫“霍曼轨道”2。霍曼轨道以太阳为一个焦点，远日点（或近日点）和近日点（或远日点）分别位于地球轨道和目标行星轨道上。轨道的长轴则等于地球轨道半径与目标行星轨道半径之和。

用能量最省航线飞向远距离行星的时间太漫长，如飞向冥王星约需46年。为节省时间，需采用其他航线，或者在航程中用自备动力加速，或者借助其他行星的引力加速，但这样一来，其轨迹不再是单纯的椭圆、抛物线或双曲线了。飞向月球的航线与飞向行星的航线类似。

在实际应用中，为了克服火箭发射场地理位置的局限，飞向月球和行星的探测器一般先进入绕地球飞行的过渡轨道，然后在合适的方位上加速进入预定航线。

在1月3日的降落过程中，有气囊保护的“精神号”以每小时1万9千公里的速度接近火星，然后利用防热装置、降落伞和反推进火箭减速。在与火星表面初始接触后，探测器跳跃、滚动了数分钟，最终在古谢夫陨石坑中完好地固定在登陆平台上。选择这个陨石坑为着陆点是因为科学家们认为它在远古时候可能曾经是一个湖。

航空航天局局长肖恩·奥基夫(Sean O'Keefe)在无线电信号证实“精神号”已经顺利登陆后说:“今晚值得庆贺。我们回来了……我们登上了火星！”

航天局的另一个火星漫游探测器“机遇号”也已发射升空，将于1月25日在这个红色星球的另一面登陆。

“精神号”探测器在登陆三个小时后，通过在轨道上运行的航天局“奥德赛号”(Odyssey)火星探测器向地球发回照片。航天局在另一次新闻发布中说，陨石坑的地貌看上去与航天局过去成功发射到火星的另外三个探测器(注:1976年发射的两个“海盗号”(Viking)和1997年发射的“探路者号”(Pathfinder)。)所探测地点的地貌不同。美国在1999年为探测火星发射的一代探测器损失殆尽。

探测器的主要研究员、康奈尔大学的史蒂夫·斯库里斯(Steve Squyres)说：“我们看到的岩石类别与我们在火星上其他地方所看到的物质都不相同。”此外他说，风和尘暴在登陆点似乎卷走了火星大部份表面上覆盖的尘土积淀，露出的岩石可供探测器的地质仪器进行取样调查。

“精神号”的任务是，用今后三个月的时间探索陨石坑周围地区的岩石和土壤，这些岩石和土壤可能表明陨石坑一带过去的生态环境是否有水并适于生命存在。根据火星轨道飞行器收集到的数据，古谢夫坑在远古时可能是个湖泊。一条显然是在水流侵蚀后留下的又长又深的山谷延伸进古谢夫陨石坑。陨石坑约为1万3千平方公里，是在火星早期历史上由小行星或彗星撞击而成。

月球探测器

行星探测器

行星际探测器

燃料电池探测器

太阳能探测器

核能探测器

在“精神号”从登陆平台上下到陆地表面之前，航天局的飞行小组预计用一个多星期的时间对探测器的多种机制进行测试。与此同时，“精神号”的摄像机将开始对周围的地形进行拍照。“精神号”于6月10日从佛罗里达的卡纳维埃拉尔角(Cape Canaveral)发射，飞行4.87亿公里后到达火星。3